Le NE555 – Ce petit circuit intégré indispensable (+ quelques utilisations)

Vous ne le connaissez peut-être pas, mais ce petit circuit intégré à huit pattes couramment appelé 555 est l’un des circuits intégrés les plus utilisés pas les électroniciens et convient parfaitement aux débutants en électronique désireux d’apprendre.

Historique

Hans R. Camenzind cultivait l’idée de concevoir un circuit intégré permettant de capturer un signal électrique en utilisant une boucle à verrouillage de phase. Lors de son entrée à Signetics (maintenant NXP Semiconductors), il conçut deux circuits intégrés basés sur ce concept que sont devenus le 565 et le 566. Ces deux composants nécessitaient, pour leur fonctionnement, un oscillateur simple et stable et peu de composants externes pour les configurer. Cet oscillateur devint la base du NE555 en lui ajoutant les fonctionnalités d’amorçage et d’arrêt. Signetics commercialisa le 555 en 1971 qui devint rapidement l’un des circuits intégrés parmi les plus populaires jamais construits (un milliard d’unités sont fabriquées chaque année). (source Wikipedia)

Fonctionnement

Le NE555 contient 23 transistors, 2 diodes et 16 résistances qui forment 4 éléments :

• deux amplificateurs opérationnels de type comparateur ;
• une porte logique de type inverseur ;
• et une bascule SET-RESET.

Le NE555 peut fonctionner selon trois modes : monostable, astable ou bistable. Je n’en détaillerai précisément que deux dans cet article, le troisième étant d’une extrême simplicité.

Fonctionnement astable

Pour moi le fonctionnement le plus simple. Cette configuration permet d’utiliser le 555 comme oscillateur qui va générer un signal carré sur sa sortie. Le mot astable signifie que le timer n’a pas d’état stable.

Les résistances Ra et Rb ainsi que le condensateur C permettent de modifier la fréquence d’oscillation et le rapport cylique (allez faire un tour sur le net si vous voulez savoir à quoi correspondent ces termes, ils sont assez importants au fonctionnement de ce CI).

Une oscillation complète est effectuée lorsque le condensateur se charge jusqu’à 2/3 de Vcc et se décharge à 1/3 de Vcc (tension appliquée en entrée du 555). Lors de la charge, les résistances Ra et Rb sont en série avec le condensateur, mais la décharge s’effectue au travers de Rb seulement. C’est de cette façon que le rapport cyclique peut être modifié.

Fonctionnement monostable

En configuration monostable, le 555 permet de générer une impulsion d’une durée définie seulement (le signal ne sera pas symétrique) à l’aide d’une seule résistance R et d’un condensateur. Le terme monostable signifie que le timer n’a qu’un seul état qui est stable.

Une impulsion est engendrée suite à l’application d’un front descendant à l’entrée du circuit (TRIG), le graphique ci-dessous présente les formes d’ondes résultantes.

Immédiatement après l’application du front descendant, la bascule interne ainsi que la sortie sont activées. Du même coup, le transistor de décharge est désactivé permettant au condensateur C de se charger à travers la résistance R. La forme d’onde aux bornes du condensateur est celle d’un circuit de premier ordre RC face à un échelon de tension, c’est-à-dire une exponentielle croissante. Lorsque cette exponentielle atteint une valeur égale à deux tiers de la tension d’alimentation Vcc, la bascule interne est désactivée ramenant la sortie et le condensateur à zéro.

Fonctionnement bistable

Je ne m’attarderai pas sur ce mode de fonctionnement étant donné sa simplicité. Le terme bistable signifie que le timer possède deux états stables, 0 et 1. Le passage d’un état à un autre ne peut s’opérer qu’à l’aide d’une action extérieure comme l’actionnement d’un bouton. La bascule est un exemple de composant électronique bistable.

Exemple de circuits

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Clignotement d’une led

Le traditionnel « Led blinking », un passage quasiment obligatoire pour découvrir chaque nouveau CI ou cartes programmables.

Comme vous pouvez le voir le 555 est en configuration astable. Pour modifier la vitesse de clignotement, vous pouvez remplacer la résistance R2 par un potentiomètre de 500K ou 1M et jouer aussi sur la capacité du condensateur C1.

Clignotement de 2 leds

Les branchements de ce circuit son particulier du fait de l’unique sortie que possède le NE555 mais il est en fait en astable. La sortie du PIN 3 en se mettant à l’état haut empêche le courant venant de la résistance R1 de passer éteignant ainsi la led rouge.

Une bascule à base de NE555

Je vais vous présenter ici deux types de bascules que vous pouvez réaliser avec le NE555 en mode bistable. Pour vous expliquer brièvement ce qu’est une bascule c’est un composant ou un montage électronique qui possède une ou deux entrées et une sortie. Pour la bascule à deux entrées, la sortie devient active quand on active une entrée, et devient inactive quand on active l’autre entrée (une entrée pour chacune des deux fonctions ON et OFF). Pour la bascule à  une seule entrée, la sortie devient active quand on active une fois l’entrée, et devient inactive quand on active une deuxième fois cette même entrée.

La bascule à deux entrées

Un contact entre les deux plaques du haut entraînera un état haut (1) à la sortie 3 du 555, la led s’allumera. Au contraire un contact entre les deux plaques du bas entraînera quant à lui un état bas (0) sur la sortie, la led sera donc éteinte. Vous pouvez facilement recréer ce type de plaque ou, comme moi, utiliser un simple bouton (présent dans le kit).

La bascule à une entrée

Vous pouvez remarquer la présence ici d’une seule « Touch Plate », un appui sur ce plaque entraînera un changement d’état sur la sortie, si l’état était haut il devient bas et inversement. Ce type de bascule est le plus simple à mettre en place et ne demande presque pas de composants. Vous pouvez améliorer considérablement la sensibilité en ajoutant un transistor de type BC547 ou PN2222A. Je vous laisse chercher comment faire, si vous ne trouvez vraiment pas le formulaire de contact ou les commentaires sont la pour ça (mais cherchez avant, je vous vois venir 🙂 )

Détecteur d’obscurité

Ce circuit utilise une photorésistance (ou LDR : Light Detecting Resistance). Sa résistance varie selon la lumière reçue, plus la lumière est forte moins la résistance est importante. Chaque photorésistance est différente, y compris dans le même modèle. Ce n’est pas un composant qui sert à mesurer précisement mais juste donner une idée de l’éclairage. Vous aurez donc peut-être à ajuster le potentiomètre de 1M pour obtenir un circuit fonctionnel. Idée d’amélioration : allumer les lampes de sa maison ou son jardin en branchant la sortie sur un relais.

Vous retrouvez pour sûr ce petit circuit intégré dans de futurs montages sur le blog. En attendant n’hésitez pas à poster des suggestions ou vos réalisations dans les commentaires de l’article et faire un tour sur belectronique.fr pour vos besoins en électronique.